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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 장문규
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한림대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수18
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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본 연구에서는 GelMA(Gelatin Methacryloyl)을 사용한 HeLa 세포 구조체의 상태를 전기적 신호로 확인할 수 있는 3차원 임피던스 센서를 제작하였다. 임피던스 센서의 측정에 사용된 임피던스 칩은 반도체 공정을 통해 제작되었으며 3D 프린터로 제작된 틀을 사용하여 칩을 전기적으로 연결하고 물리적으로 지지하였다. 제작된 센서의 기초특성은 이소프로필 알코올의 증발을 통해 확보되었다. 확보된 기초 특성을 바탕으로 제작된 3차원 임피던스 센서가 위치에 따라 다른 전기적 신호를 측정할 수 있음을 확인하였다.
세포의 유전상수를 분석하기 위해 세포를 단백질 이중층으로 쌓여진 유전체로 가정하였다. 세포를 양단의 전위차에 따른 세포질 내부 계면 분극에 의해 발생한 커패시턴스의 증가와 감소를 분석하였다. 3차원 임피던스 센서의 세포 측정 방법은 한 개의 칩 내부 전극을 조합하여 측정하는 Intra-Chip 측정과 두 개의 칩을 마주보게 사용하는 Inter-Chip 측정으로 동시에 진행하였다. 세포가 배양된 GelMA를 3차원 임피던스 센서를 사용하여 GelMA의 위치에 따라 세포의 성장 과정을 모니터링하였다. 두 가지 측정 방법 모두에서 세포의 성장 과정에 따라 증가하는 커패시턴스 값이 측정되었다. 또한 위치에 따른 성장을 기존의 생물학적 분석법과 같이 진행하여 측정된 전기적 신호에 신뢰성을 확보하였고 이를 바탕으로 세포 구조체 내부의 단일 세포가 가지는 커패시턴스 값을 계산하였다. 3차원 임피던스 센서를 사용해 교류전압으로의 세포 측정 시 세포의 주파수 의존성을 확인하여 세포에 대한 전기적 신호를 측정하기에 저주파수가 더 적합함을 확인하였다. 실험실 환경을 고려하여 최적의 주파수는 1kHz로 선정되었다.
3차원 세포 배양 시스템 내부로의 약물 침투 속도를 확인하기 위해 자궁경부암 세포인 HeLa 세포가 배양된 GelMA에 자가 사멸 유도제인 Cisplatin 항암제를 주입하였다. 마찬가지로 두 가지 측정 방법에서 기존의 연구들과 같은 초기의 커패시턴스 증가와 잇따른 감소가 나타났다. 위치에 따라 다른 커패시턴스의 감소 기울기를 통해 세포의 사멸 속도를 분석하였다. 이 분석을 통해 세포의 사멸속도가 GelMA의 내부로 들어갈수록 느리다는 것을 확인하였다. 본 연구는 암세포-약물 반응 실험 결과를 통해 3차원 세포 배양 시스템에 대한 정밀한 측정 방법을 제시하였다. 또한 세포 구조체 내부로의 약물 침투 속도에 의한 세포 사멸 속도 차이가 발생하는 것을 확인하였다.
세포의 유전상수를 분석하기 위해 세포를 단백질 이중층으로 쌓여진 유전체로 가정하였다. 세포를 양단의 전위차에 따른 세포질 내부 계면 분극에 의해 발생한 커패시턴스의 증가와 감소를 분석하였다. 3차원 임피던스 센서의 세포 측정 방법은 한 개의 칩 내부 전극을 조합하여 측정하는 Intra-Chip 측정과 두 개의 칩을 마주보게 사용하는 Inter-Chip 측정으로 동시에 진행하였다. 세포가 배양된 GelMA를 3차원 임피던스 센서를 사용하여 GelMA의 위치에 따라 세포의 성장 과정을 모니터링하였다. 두 가지 측정 방법 모두에서 세포의 성장 과정에 따라 증가하는 커패시턴스 값이 측정되었다. 또한 위치에 따른 성장을 기존의 생물학적 분석법과 같이 진행하여 측정된 전기적 신호에 신뢰성을 확보하였고 이를 바탕으로 세포 구조체 내부의 단일 세포가 가지는 커패시턴스 값을 계산하였다. 3차원 임피던스 센서를 사용해 교류전압으로의 세포 측정 시 세포의 주파수 의존성을 확인하여 세포에 대한 전기적 신호를 측정하기에 저주파수가 더 적합함을 확인하였다. 실험실 환경을 고려하여 최적의 주파수는 1kHz로 선정되었다.
3차원 세포 배양 시스템 내부로의 약물 침투 속도를 확인하기 위해 자궁경부암 세포인 HeLa 세포가 배양된 GelMA에 자가 사멸 유도제인 Cisplatin 항암제를 주입하였다. 마찬가지로 두 가지 측정 방법에서 기존의 연구들과 같은 초기의 커패시턴스 증가와 잇따른 감소가 나타났다. 위치에 따라 다른 커패시턴스의 감소 기울기를 통해 세포의 사멸 속도를 분석하였다. 이 분석을 통해 세포의 사멸속도가 GelMA의 내부로 들어갈수록 느리다는 것을 확인하였다. 본 연구는 암세포-약물 반응 실험 결과를 통해 3차원 세포 배양 시스템에 대한 정밀한 측정 방법을 제시하였다. 또한 세포 구조체 내부로의 약물 침투 속도에 의한 세포 사멸 속도 차이가 발생하는 것을 확인하였다.
목차
I. 서론 1II. 3D 임피던스 센서 42.1 3차원 임피던스 센서 연구의 필요성 42.2 센서의 구조 및 제작과정 72.3 3차원 임피던스 센서의 기초특성 평가 10III. 3차원 임피던스 센서를 사용한 세포 배양 연구 183.1 세포 측정 방법 및 원리 183.2 3D 임피던스 센서를 이용한 세포 측정의 주파수 의존성 확인 223.3 3D 임피던스 센서를 이용한 세포성장 과정 측정 25IV. 3차원 임피던스 센서를 사용한 암세포-약물 반응 특성 연구 294.1 Intra-Chip 측정 결과 294.2 Inter-Chip 측정 결과 37V. 결론 41Ⅵ. 참고문헌 43Ⅶ. 학회 발표 및 연구 논문 실적 47국문초록 51ABSTRACT IN ENGLISH 53
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